rohstoffe 2009 - Advanced Mining

Abb. 36: oberflächengesetzte Diamantkronen [16]
Diamant-Vollbohrkronen wurden für den Einsatz in der
Tiefbohrtechnik entwickelt. Im Vergleich zu den Einsatzbedingungen
im Bergbau werden insbesondere durch die
geringere Teufe der Bohrungen andere Anforderungen an
die Bohrwerkzeuge gestellt. Tabelle 2 zeigt die Unterschiede
in den verwendeten Diamanten und deren geometrischen
Randbedingungen.
Imprägnierte Diamantkronen zeichnen sich durch eine
Matrix aus, in die feinkörnige Diamantsplitter bis zu einer
bestimmten Tiefe eingesintert sind. Beim Bohren nutzen
sich die Diamanten und die Hartmetallmatrix ab. Dabei fallen
einzelne der eingebetteten Diamanten aus der Matrix
aus und neue werden freigelegt. Für einen optimalen Einsatz
muss daher der gezielte Verschleiß der Matrix auf das
zu erbohrende Gestein abgestimmt sein. Eine zu weiche
Matrix wird schnell zerstört und die einzelnen Diamanten
fallen aus, bevor sie verschlissen sind. Eine zu harte Matrix
verhindert das Freilegen neuer Diamanten und verringert
so den Bohrfortschritt. Verwendete Diamanten haben geringe
Korngrößen von 100-500 Steine/Karat, im Extremfall
sogar bis 1000 Steine/Karat.
Ausgabe 02 | 2009
a = Korndurchmesser
s = Eindringtiefe = 1/30 a
b = drückende Fläche = 10 s
Bindung = 2/3 a
Exposure (Freilegung) = 1/3 a
Tab. 2:
Vergleich der Einsatzgebiete oberflächengesetzter Diamantmeißel
Diamant Erdöl Bergbau
Durchmesser D [mm] 2 - 5 1 - 2
Steine pro Karat [st/ct] 15 - 1 100 - 15
Einbettungstiefe E [mm]
Exposure e [mm]
1,3 - 1,8
3,3 - 4,4
0,25 - 0,67
0,67 - 1,7
0,67 - 0,88
1,3 - 0,67
0,13 - 0,33
0,25 - 0,67
Eindringungstiefe p [mm] 0,025 0,025
Kontaktfläche F [mm] 0,16 - 0,40 0,08 - 0,16
Belastung je Stein P [kg] 3 - 6 2 - 4
Abb. 37:
Diamanten in der Matrix
einer imprägnierten Diamantbohrkrone
[10]
WEITERBILDUNG
Die Einsatzgebiete der beiden Arten der Diamantbohrkronen
unterscheiden sich und sind nachstehend beschrieben:
Oberflächenbesetzte Diamantkronen:
Sie werden bei annähernd gleichartigen, monolithischen
oder wenig rissigen, weichen, mittelharten und harten
Gesteinen eingesetzt.
• Schiefertone, Kalksteine, Mergel, Marmor, Dolomit,
Tonsandstein, Kalksandstein
• metamorphe und kristalline Gesteine wie Siderit, Gabbro,
Basalt, Porphyr, Granit, Gneis oder Pegmatit.
Imprägnierte Diamantkronen:
Sie werden in schlecht bohrbarem Gesteinen eingesetzt.
• Konglomerate, grobkörnige konglomeratische Sandsteinen
• harte gebrochene bis klüftige Gesteine
• sehr harte, abrasive Gesteine
• z.B. monolithische Eisen-Quarzite, Hornsteine
Entscheidungskriterien für die Meißelauswahl
Die Auswahl des geeigneten Bohrmeißels hängt von
vielen Randbedingungen ab. Ziel ist in der Regel die Auswahl
des kostengünstigsten Werkzeugs.
Aus der Kombination der Prozessdaten und Werkzeugdaten
kann anhand der erwarteten Meißelleistungen eine
Vorauswahl getroffen werden. In Verbindung mit den ökonomischen
Vorgaben wird abschließend der kostengünstigste
Meißel ausgewählt (Abbildung 38).
Abb. 38: Fließschema für die Meißelauswahl [1]
Spülungssystem und Spülungsarten
Da sich die Spülungssysteme und –arten der verschiedenen
Bohrverfahren stark unterscheiden, wird dieser
Aspekt erst in den späteren Kapiteln detailliert und diffe-
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